供配電技術(shù) 第5章 電力線路

第5章電力線路內(nèi)容提要：電力線路的接線方式導線和電纜選擇的一般原則電力線路的結(jié)構(gòu)和敷設5.1電力線路的接線方式5.1.1高壓供配電線路的基本接線方式高壓供配電線路的基本接線方式有放射式樹干式環(huán)形（1）放射式接線供電方式是自源頭放射形分散，從每條線路向一個用戶直接供電，中間不接任何其他的負荷，各用戶之間也沒有任何電氣聯(lián)系。特點供電可靠性高高壓開關設備較多適用容量大穩(wěn)定性好重要的負荷接線圖5.1高壓放射式的接線圖（2）樹干式接線

經(jīng)公共的干線分散引至各用戶。特點電源端出線回路數(shù)較放射式少采用的開關設備較少其供電可靠性較差提高供電可靠性，可用兩端供電或雙干線供電接線方式。圖5.2高壓樹干式的接線圖（3）環(huán)形接線

環(huán)形是電源引入用戶后又從用戶引出，各用戶的電源線彼此串接，閉合成環(huán)網(wǎng)。運行靈活，供電可靠性高。多數(shù)環(huán)形線路采用開環(huán)運行方式。現(xiàn)代化城市配電網(wǎng)中應用較廣。圖5.3高壓環(huán)形接線圖5.1.2低壓供配電線路的基本接線方式低壓供配電線路是指從6～10kV變電所的低壓側(cè)到民用建筑內(nèi)部低壓設備的電力線路，電壓為380V/220V。低壓供配電線路有以下幾種形式。

（1）放射式在這種方式中，配電線發(fā)生故障時互不影響，可靠性高。圖5.4低壓放射式接線圖（2）樹干式由變壓器引出少數(shù)干線，直接向各分支回路的配電箱供電。接線結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)靈活性好；發(fā)生故障時影響范圍大，因而可靠性較差；用于設備容量小，負荷分布較均勻，用于三級負荷。建筑工地現(xiàn)場往往采用樹干式配電。圖5.5低壓樹干式接線圖

當電力設備容量較小，相互間距離不大時，可采用鏈式配電，由一條線路供電。（3）環(huán)形接線民用建筑中低壓環(huán)形接線較為少見。采用環(huán)形接線時，任一段線路發(fā)生故障或檢修都不致造成供電中斷，或只短時停電，一旦切換電源的操作完成，即能恢復供電。圖5.6環(huán)形接線5.2導線和電纜選擇的一般原則5.2.1導線和電纜型號的選擇原則1．裸導線

架空線路10kV及以上電壓等級一般采用裸導線，常用的型號有鋁絞線、鋼芯鋁絞線、銅絞線三種。

（1）鋁絞線

鋁絞線(LJ)導電性能較好，重量輕，對風雨作用的抵抗力較強，但對化學腐蝕作用的抵抗力較差，多用于10kV的線路。

（2）鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線簡稱鋼芯鋁線，其線芯為鋼線，彌補鋁絞線機械強度差的缺點，外圍為鋁線，導電性較好。交流電具有集膚效應，導體電流實際從鋁線經(jīng)過。鋼芯鋁絞線在機械強度要求較高的場合和35kV及以上的架空線路上多被采用。圖5.7鋼芯鋁絞線圖（3）銅絞線

銅絞線(TJ)導電性能好，機械強度好，對風雨和化學腐蝕作用的抵抗力都較強價格較高，是否選用應根據(jù)實際需要而定。2．母線

母線是裸金屬的導電型材，是用來匯集和分配電能的導體，又稱匯流排。常用的形狀為矩形，即排狀，也稱為母排。（1）矩形母線有集膚效應系數(shù)小、散熱條件好、安裝簡單、連接方便等優(yōu)點（2）槽形母線

電流分布均勻，機械強度高，散熱條件好，載流能力大，安裝方便。（3）管形母線

集膚效應系數(shù)小

3．絕緣電線在低壓照明電路及部分動力電路中廣泛使用絕緣電線。絕緣電線按線芯材料分為銅芯和鋁芯。按絕緣材料分有以下3種。（1）橡皮絕緣線：耐溫度變化性能好，為室內(nèi)敷設優(yōu)選。（2）塑料絕緣：絕緣性能好，價格低，耐油和抗酸、堿腐蝕等。（3）氯丁橡皮絕緣線：耐油性能好，不易霉，不易燃等。4．電纜

電纜是一種特殊導線，線芯是幾根或單根絞繞的絕緣導線，外面繞包有絕緣層和保護層。-電纜線芯的斷面形狀有圓形、半圓形、扇形、空心形和同心形圓筒等。5.2.2導線和電纜截面的選擇原則為保障供配電線路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行。其導線和電纜的截面選擇應滿足以下條件。（1）按發(fā)熱條件選擇（2）按允許電壓損失條件選擇（3）按經(jīng)濟電流選擇（4）按機械強度選擇5.3按發(fā)熱條件選擇導線和電纜截面5.3.1三相系統(tǒng)相線截面的選擇

導線和電纜在通過正常最大負荷電流（即線路計算電流）時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度I30≤Ial5.3.2中性線和保護線截面的選擇1.中性線(N線)截面積的選擇2.保護線(PE線)截面積的選擇3.保護中性線(PEN線)截面的選擇5.4.2選擇導線和電纜截面按允許電壓損失選擇導線多用于低壓照明線路。5.5按經(jīng)濟電流密度選擇導線和電纜截面導線截面直接影響線路的投資和年運行費用，要考慮到兩個方面：選擇截面越大，電能損耗就越小，線路投資就越高；選擇截面越小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用越低，但電能損耗越大。按經(jīng)濟電流密度計算截面的公式為5.6電力線路的結(jié)構(gòu)和敷設5.6.1電力線路的結(jié)構(gòu)供配電線路按結(jié)構(gòu)形式分3類有架空線路電纜線路室內(nèi)線路1．架空線路架空線路是利用電桿架空敷設導線的露天線路。其特點是敷設容易成本低投資少維修方便易于發(fā)現(xiàn)和排除故障所以在室外線路中應用廣泛。圖5.11導線在架空線路電桿按其在架空線路中的地位和功能分：直線桿、分段桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、跨越桿和分支桿等形式圖5.12所示是上述桿型在低壓架空線路中應用的示意圖。圖5.12桿型在低壓架空線路中應用5.6.2電力線路的敷設1．架空線路的敷設敷設架空線路，要認真調(diào)查研究，綜合考慮各方面因素，合理安排，多方比較，做到安全適用，經(jīng)濟合理。2．電纜的敷設（1）直接埋地敷設直接埋地敷設是電纜線路常用的敷設方式。先挖好壕溝，然后把電纜埋在里面，再在周圍填以沙土，上加保護板，再回填土。圖5.13電纜在直接埋地敷設（2）電纜溝敷設電纜溝敷設是電纜線路的又一種常用方式。將電纜敷設在電纜溝的電纜支架上。電纜溝由磚砌成或混凝土澆注而成，上加蓋板，內(nèi)側(cè)有電纜架，如圖5.14所示。其投資稍高，但檢修方便、占地面積少，在變配電所中應用十分廣泛。

圖5.14電纜在電纜溝敷設（3）電纜橋架線纜敷設在電纜橋架內(nèi)適用于電纜及絕緣導線。電纜橋架裝置是由支架、蓋板、支臂和線槽等組成，如圖5.15所示。電纜溝敷設時存在積水、積灰、易損壞電纜等多種弊病。橋架敷設克服了這些缺點，具占空間小、投資少、建設周期短，因此日漸被廣泛應用。圖5.15電纜在電纜橋架（4）電纜排管當電纜數(shù)量不多(一般不超過12根)，而道路交叉多，路徑擁擠，又不能直埋或電纜溝較深時，可采用電纜排管方式。排管可用石棉水泥管或混凝土管。其結(jié)構(gòu)如圖5.16所示。圖5.16電纜在電纜排管3．絕緣導線的敷設絕緣導線按其芯線材質(zhì)分，有銅芯和鋁芯兩種。重要線路例如辦公樓、實驗室、圖書館和住宅建筑等的配電線路以及高溫、振動場所和對鋁有腐蝕的場所線路，均應采用銅芯絕緣導線。其他情況下可采用鋁芯絕緣導線。絕緣導線按其絕緣材料分，有橡皮絕緣的和塑料絕緣的兩種。5.7供配電主接線供配電主接線又稱一次接線，是指將母線、變壓器、開關設備、互感器、避雷器、無功補償裝置等一次設備按要求有序地連接起來，以完成電能的輸送與分配的電路。主接線表示了一次設備之間的連接關系以及變電所與電力系統(tǒng)之間的關系，但不表示電力設備和變電所在電力系統(tǒng)中的實際地理位置。5.7.1供配電主接線的基本要求1.供電可靠性的要求主接線的設計方案，應避免因設備或線路故障造成電力系統(tǒng)的崩潰或非同步運行，同時要保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，避免電壓波動等現(xiàn)象。①要保證斷路器檢修時，不影響供電。②母線或電氣設備故障時，要減少停電線路的數(shù)目和停電時間。③母線或電氣設備故障時，要保證對一、二級負荷的供電不會受到影響。具體設計時可采用兩個獨立電源供電，采用有載調(diào)壓變壓器等方案。④在滿足可靠性和實際用電需求的前提下，主接線的設計應盡可能的簡單。

2.供電安全性的要求①符合國家標準有關技術(shù)規(guī)范的要求。②應保證在任何可能的運行方式下，及檢修方式下運行人員的安全性與設備的安全性。具體設計時應盡量選用單相變壓器；架空線路之間應盡量避免交叉。3.靈活性的要求

滿足不同運行方式的要求，可靈活切除或投入線路和變壓器，方便人員對線路或設備進行操作和檢修。要考慮經(jīng)濟的發(fā)展和電網(wǎng)的遠景規(guī)劃，為供配電系統(tǒng)在未來5～10年內(nèi)的發(fā)展留下擴建的余地。

4.經(jīng)濟性的要求5.7.2供配電主接線的基本形式母線是一次系統(tǒng)中用于匯集、分配和傳送電能的載體，母線將同一電壓等級的發(fā)電機、進出線回路、變壓器和各種電氣設備進行連接。供配電主接線方式分為有母線和無母線兩大類。1.線路一變壓器組接線

線路一變壓器組接線方式將發(fā)電機組直接與變壓器相連接，如圖5.18所示2．單母線接線

單母線接線方式只有一條母線，所有的電源進線回路和出線回路都通過一只隔離開關和一只斷路器并列掛接在該母線上。（1）單母線不分段接線

單母線不分段接線方式一般有1～2路電源進線，有多處出線，接線方式如圖5.19示。（2）單母線不分段帶旁路母線接線為解決單母線分段接線方式，在某出線回路斷路器檢修時該線路必須停運的缺點，可采用單母線不分段帶旁路母線接線的方式，其結(jié)構(gòu)如圖5.20所示：（3）單母線分段不帶旁路母線接線為改善不分段接線方式在母線故障引起全部設備停運的缺陷，若采用多個電源供電，可利用分段斷路器QFD將母線適當分為多段，如圖5.21所示。（4）單母線分段帶旁路母線接線3．雙母線接線（1）雙母線不分段接線雙母線不分段接線方式如圖5.23所示，其優(yōu)點在于檢修任意母線時不會中斷供電，檢修任意回路的母線隔離開關時，只需要對該回路斷電。（2）雙母線帶旁路母線接線為了克服雙母線接線在檢修線路的斷路器時造成該線路停電的缺點，可采用雙母線帶旁路母線接線方式，如圖5.24所示。（3）雙母線分段接線1）雙母線分段不帶旁路母線接線雙母線分段接線又分為雙母線單分段和雙母線雙分段形式，如圖5.26所示。2）雙母線分段帶旁路母線接線為了提高運行可靠性，使得在任一條線路斷路器檢修時繼續(xù)保持該線路的運行，除主、副母線外，還可以設置旁路母線，因為主母線采用分段方式，所以通常設置兩個旁路斷路器。4.橋式接線式接線屬于無母線接線方式，僅適用于只有兩條電源進線和兩臺變壓器的系統(tǒng)，所謂橋式接線是指在兩路電源進線之間跨接一個聯(lián)絡斷路器QFL，猶如一座橋。（1）全橋式接線全橋又稱雙斷路器橋，與單母線分段接線方式比較類似，運行靈活，在線路、變壓器故障或檢修時都可以方便操作，適用于線路、變壓器操作頻繁，有穿越功率的中間變電所。（2）內(nèi)橋式接線內(nèi)橋式接線將聯(lián)絡斷路器QFL跨接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)，即線路斷路器與變壓器之間。（3）外橋式接線外橋式接線將聯(lián)絡斷路器QFL跨接在線路斷路器的外側(cè)，即線路斷路器與電源之間。

5.7.3供配電所主接線方案選擇變配電所是供配電系統(tǒng)的樞紐，起接受電能、變換電壓等級、分配電能的作用，在供配電系統(tǒng)中占有非常重要的地位。1.總降壓變電所主接線方案（1）當只設一臺主變，負荷為容量不大的三級負荷，出線回路為5回及以下時，可采用變壓器高壓側(cè)線路－變壓器組、低壓側(cè)單母線分段接線，如圖5.29所示。（2）單電源進線、主變臺數(shù)為2臺、部分負荷為二級負荷，出線回路不超過6回時，可采用變壓器高壓側(cè)單母線不分段、低壓側(cè)單母線分段接線，如圖5.30所示。（3）當有兩回電源進線、兩臺主變壓器、對可靠性要求不高、變壓器不經(jīng)常切換、且變電所不需要擴建時，可采用高壓側(cè)內(nèi)橋式接線，低壓側(cè)單母線分段接線，如圖5.31所示。（4）當有兩回及以上電源進線，負荷等級較高，對可靠性要求高，出線回路為4～12回時可采用高、低壓側(cè)都為單母線分段接線方式，如圖5.32所示。2．非獨立車間變電所主接線方案（1）對三級負荷供電的非獨立車間變電所，可采用高壓側(cè)線路－變壓器組，低壓側(cè)單母線不分段接線方式。當電源進線采用電力電纜時，高壓側(cè)可不裝避雷器，其結(jié)構(gòu)如圖5.33所示。（2）選擇負荷開關－熔斷器組合或隔離開關－熔斷器組合，如圖5.34所示。（3）當有兩回電源進線、兩臺主變壓器時，可采用高壓側(cè)線路－變壓器組，低壓側(cè)單母線分段接線方式，如圖5.35所示。3．獨立車間變電所主接線方案當沒有總降壓變電所或高壓配電所時，車間變電所的高壓側(cè)必須具備齊全的高壓開關設備、保護裝置和測量儀表等設備，此時的車間變電所可稱為獨立車間變電所，其主接線的選擇可采用：（1）單電源進線、一臺容量為500kVA以下的主變壓器、給三級負荷供電的獨立車間變電所。當變壓器容量較大時，為提高操作可靠性和靈活性，可采用隔離開關－斷路器作為開關設備，如圖5.37所示。（2）單電源進線、